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INDICES SOLARES Y GEOMAGNÉTICOS INTRODUCCION Decimos que la actividad solar puede producir
fulguraciones que afectan a la ionización de la atmósfera
terrestre y al campo geomagnético. Ambos tipos de fenómenos afectan las
condiciones de radio propagación en HF. Por otro lado, las erupciones de
burbujas de gases coronales del sol pueden afectar al campo geomagnético,
lo que también modifica las condiciones de radio propagación. Al
describir toda esta fenomenología, en los pronósticos de radio
propagación, en los alertas de urgencia o en las notas técnicas se
suelen usar índices de la actividad solar y la actividad terrestre. Para
comprender estas descripciones, es necesario tener en claro qué significan
los índices, sus rangos de magnitud, sus escalas y la relación
que tiene con las condiciones de radio propagación en HF. En esta Nota Técnica se presenta una
descripción de los Indices Solares y Magnéticos utilizados en nuestros
pronósticos y alertas. En la próxima Nota Técnica se describen las
escalas de variación y las relaciones de los índices entre si. En la
Nota Técnica siguiente, se presentará la relación entre la variación de
estos índices y las condiciones de radio propagación en HF. Nota: La letra “p” agregada a varios
índices, significa “planetario”, indicando que se trata de un índice a
escala global. Número Internacional de Manchas Solares. El sol emite energía electromagnética
originada en distintas regiones de la atmósfera solar. La intensidad de
este flujo de radiación electromagnética no es constante sino que es
lentamente variable y cambia gradualmente, día a día, en concordancia con
el número de grupos de manchas que se pueden ver sobre el disco solar. La energía total emitida proviene de
tres fuentes: La superficie no perturbada del sol, El desarrollo de las regiones activas, Las perturbaciones de corta vida sobre el
nivel normal diario de la actividad solar. La densidad de flujo solar en 2.800 MHz
ha sido registrada diariamente desde el 14 de Febrero de 1947 por el
Radiotelescopio de Ottawa, Canadá. Desde Junio de 1991, estos registros se
realizan en Penticton, Columbia Británica, Canadá. Cada día, se
determina el nivel en 2.800 MHz. Al medio día local, (1700 (Z) ó (GMT), o
sea, el índice SFI es un índice diario, representa la actividad del sol
para un día entero, aunque se toma en una hora determinada. El valor de SFI contiene el flujo proveniente
de todo el disco solar en la frecuencia de 2.800 MHz en unidades de 10-22
Joules/seg./m2/Herz. (El valor medido se multiplica por 10 para suprimir el
punto decimal.) Rastreando los valores publicadas por los
centros internacionales, se encuentran tres valores del Indice
SFI. El Observado: Es el que se acaba de medir y
todavía no ha sido corregido para evitar las fluctuaciones originadas en
los cambios diarios de distancia entre el sol y el observatorio, que pueden
llegar al 7% del valor real. El Ajustado: Es el corregido por la variación
de la distancia al sol. Sería el que se puede medir a bordo de una nave
espacial que se mantuviera estática respecto del sol, ubicada a una Unidad
Astronómica de distancia. El Absoluto: Este es el valor más refinado y
se obtiene multiplicando el Ajustado por 0.90, a fin de compensar las
incertezas en la ganancia de la antena del radiotelescopio y las reflexiones
en el suelo. Lo interesante de este índice, es que se
muestra proporcional al número de manchas solares y fundamentalmente, tiene
muy buena correlación con la intensidad de la radiación ultravioleta y la
radiación X que emite el sol. Este tipo de radiación es la responsable
directa de la ionización de la alta atmósfera de la tierra y el
comportamiento de las capas ionizadas que forman la ionósfera. En
otras palabras; cuando el índice SFI presenta variaciones
significativas, las condiciones de radio propagación en HF sufrirán
modificaciones significativas. El Indice SFI puede oscilar en un rango
teórico que va desde un mínimo de 50 hasta un máximo de alrededor
de 300 unidades. Actualmente, en abril de 2005, se están observando
valores de SFI de alrededor de 80, lo que indica que estamos muy próximos
al mínimo de actividad solar.
Tabla I. Clasificación de las
Fulguraciones Solares. La Clase de Fulguración puede ser calificada
de 1 a 9, como por ejemplo: M1, M2, M3, ... M9. Cuanto mayor es el
número, mayor es la magnitud de la fulguración dentro de la clase. Fulguraciones de clase X7 a X9 han
ocurrido pocas veces en los últimos 30 años, causando severos
blackouts. La emisión de Rayos X durante una
fulguración pueden afectar las radio comunicaciones en la tierra durante
toda la duración de la fulguración, que se extiende usualmente a
casi 30 minutos. Cuando en un pronóstico o cualquier otra
instancia, se hace referencia al nivel de Actividad Solar, se está
queriendo significar la magnitud de la energía de la radiación X, por
sobre los valores normales que se descarga sobre la atmósfera
terrestre. Esta energía se mide a través de detectores
de Rayos X montados en satélites que giran alrededor de la tierra. Al
anunciarlo al público en general, los entes que miden esta actividad
deberían explicar complicados números y escalas referidas a la Radiación
X medidas en detectores satelitales. En lugar de ello, a manera de
cuantificación de la Actividad Solar, se publica una escala de 5 niveles
que se mencionan en los pronósticos de radio propagación; Actividad Solar
Muy Baja; Baja; Moderada; Alta y Muy Alta. Estos niveles están
asociados a la magnitud las fulguraciones solares visibles sobre el disco
solar. Es decir, en los pronósticos o cualquier evaluación de la Actividad
Solar, se define su nivel comparándolo con el nivel de radiación que se
emite en cada uno de los niveles de las Fulguraciones Solares, las cuales se
clasifican según su importancia en Clase A, B, C, M y X como se vio en el
cuadro anterior. Es algo así como si no existieran los grados
de temperatura y dijéramos: -“La Temperatura es muy baja, como la de
media noche en invierno-“ -“La Temperatura es baja, como la de medio
día de invierno” -“La Temperatura es alta, como la de media
noche de verano.” -“La Temperatura es muy alta, como la de
medio día de verano”. De esta manera definimos algo desconocido,
refiriéndonos a algo más familiar o fácil de apreciar. En nuestro caso de Actividad Solar, los 5
niveles quedan definidos, al menos cualitativamente, como se describe en la
Tabla II.
Tabla II._ Equivalencia entre Actividad
Solar y Fulguraciones solares El aumento de la Radiación X, o dicho de otra
manera, el aumento de la Actividad Solar, puede afectar la calidad de las
radiocomunicaciones en HF. Grandes fulguraciones de Rayos X pueden
producir rápidos y extensivos incrementos de la ionización en las capas
bajas de la ionósfera, originando un rápido aumento de la absorción de la
energía de las señales en HF, sobre todo en las frecuencias bajas, lo que
puede llevar al desvanecimiento de la señal, fading, o hasta el Blackout
inclusive. Estas súbitas perturbaciones ionosféricas, conocidas en el
ámbito de la física ionosférica según la sigla inglesa SID, puede
degradar las comunicaciones en HF durante un lapso que puede ir desde
minutos hasta varias horas. Este efecto se conoce como 'shortwave
fadeouts' El fenómeno se presenta inicialmente con la
desaparición de la señal en las frecuencias bajas y posteriormente con
desvanecimientos en todo el espectro durante un corto período de menos de
una hora. Los fenómenos de este tipo aparecen con mayor
intensidad y frecuencia en las épocas de máxima actividad
solar. Cuando aparecen, las zonas activas suelen permanecer por varias
semanas, de manera tal que cuando el sol da una rotación entera alrededor
de su eje, las zonas activas vuelven a enfrentarse con la tierra y siguen
descargando su radiación sobre nuestra atmósfera. De esta manera,
cada vez que se produce una descarga de este tipo el fenómeno puede volver
a aparecer 27 días después. INDICES DE ACTIVIDAD GEOMAGNÉTICA En cada punto de la tierra, el campo
geomagnético está representado por un vector cuya magnitud y dirección se
determina por una serie de parámetros como: la Declinación Magnética (D), que es el
ángulo que forma la dirección del campo con la dirección al norte
geográfico. La Inclinación I, que mide el ángulo
que existe entre la dirección del campo y la horizontal en el lugar. La intensidad total del campo (F) que se
describe por medio de la componente horizontal (H), la componente vertical
(Z) y las componentes norte (X) y oeste (Y) de la intensidad horizontal.
Estas componentes están expresadas en unidades de Oersted (1 Oersted=1
Gauss, pero son difundidas en unidades de nanoTesla (1 0ersted =
100.000 nT). La intensidad del campo magnético terrestre está
entre 25,000 - 65,000 nT (0.25 - 0.65 Oersted). Más del 90% del campo magnético es generado
en el interior de la corteza terrestre. Esta parte del campo se denomina
Campo Magnético Principal. El flujo de iones y electrones dentro de
la magnetósfera y la ionósfera de la tierra forman sistemas de corrientes
que circulan en grandes circuitos terrestres. Estas corrientes, controladas
por los fenómenos del clima espacial, la actividad solar y el sistema
sol-tierra, crean campos magnéticos variables con períodos de variación
mucho menores que la del campo magnético Principal y con intensidades tales
que pueden alcanzar un 10% del campo principal. Desde el año 1932 se cuenta con los datos de
los Indices Kp y Ap. El índice Dst. se viene registrando
desde el año 1957. Midiendo las variaciones de la componente
horizontal del campo geomagnético durante períodos de tres horas, se
clasifican sus rangos de variación en grados o niveles de
perturbación y luego se obtiene un promedio. De esta manera, para cada
día, se calculan 8 valores, cada uno de los cuales representa la variación
promedio del campo magnético en su respectivo intervalo de tres horas. Para medir la magnitud de cada nivel de
perturbación, se lo compara con los valores del campo magnético registrado
en un día de calma que se obtiene estadísticamente con registros de largo
tiempo. Estos valores de K, se miden y se calculan
para cada observatorio en particular, teniendo en cuanta que son datos
característicos del observatorio, su posición geográfica, el tipo de
instrumento, etc. La escala de variación del Indice K es cuasi
logarítmica, incrementándose a medida que la perturbación del campo
geomagnético es mayor. El rango de valores del Indice K
se extiende entre 0 y 9. ( Lerwick , Eskdalemuir y Hartland
en UK, Ottawa y Meannook en Canadá, Fredericksburg y Sitka en USA,
Eyrewell en Nueva Zelanda, Canberra en Australia, Lovo en
Suecia, Brorfelde en Dinamarca, Wingst y Niemegk en
Alemania. ) A los efectos de estimar la significación de
la magnitud del Indice A, obsérvese
Tabla III._ Relación entre la magnitud
de una Tormenta Geomagnética y el Rango del Indice A. Así construido, el Indice Ap
tiende a expresar la actividad diaria del campo a escala planetaria.
Estación Ionosférica Ushuaia. Servicio Naval de Investigación y Desarrollo,
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